Author Affiliations
Abstract
1 Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
2 Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Lens-free on-chip microscopy with RGB LEDs (LFOCM-RGB) provides a portable, cost-effective, and high-throughput imaging tool for resource-limited environments. However, the weak coherence of LEDs limits the high-resolution imaging, and the luminous surfaces of the LED chips on the RGB LED do not overlap, making the coherence-enhanced executions tend to undermine the portable and cost-effective implementation. Here, we propose a specially designed pinhole array to enhance coherence in a portable and cost-effective implementation. It modulates the three-color beams from the RGB LED separately so that the three-color beams effectively overlap on the sample plane while reducing the effective light-emitting area for better spatial coherence. The separate modulation of the spatial coherence allows the temporal coherence to be modulated separately by single spectral filters rather than by expensive triple spectral filters. Based on the pinhole array, the LFOCM-RGB simply and effectively realizes the high-resolution imaging in a portable and cost-effective implementation, offering much flexibility for various applications in resource-limited environments.
lens-free on-chip microscopy LED phase retrieval pinhole array 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021101
作者单位
摘要
1 清华大学深圳国际研究生院,广东 深圳 518055
2 西北工业大学物理科学与技术学院,陕西 西安 710072
3 西北工业大学深圳研究院,广东 深圳 518063
在数字全息粒子场成像中,粒子衍射的孔径角很小,重构时具有很长的焦深,造成轴向定位精度远低于横向定位精度。增大照明波长,相当于增大粒子孔径角,因此可得到更高的轴向定位精度。采用红外相干光源照明粒子场,在不提升算法和系统复杂度的前提下提升数字全息粒子场重构的轴向定位精度。从理论上分析数字全息粒子场重构中焦深与轴向定位精度的关系,并分别仿真分析绿光、红光及红外光照明时的粒子场全息重构,分别开展了基于这3种光源的聚苯乙烯微球粒子场全息成像实验。仿真和实验结果研究表明,相比红光,红外光源使焦深减小了约19%,而相比绿光,焦深减小了约39%。增加波长可以减弱离焦像的层间干扰,从而提高了轴向定位精度。
数字全息 粒子场 红外光 轴向定位精度 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211022
作者单位
摘要
清华大学深圳国际研究生院,广东 深圳 518055
提出一种基于螺旋波带片的无透镜编码边缘增强成像技术,用螺旋波带片和图像传感器组成成像系统,对拍摄的图片进行反向传播重建。在反向传播中,取强度值可实现各向同性边缘增强成像,取实部或虚部可实现各向异性边缘增强成像。对取实部实现各向异性边缘增强成像进行理论推导,引入初始相位因子实现方向可选择的各向异性边缘增强成像。数值模拟和实验验证了理论分析与实验结果的一致性。对基于菲涅耳波带片、螺旋波带片的无透镜成像系统的边缘增强重建结果进行定量对比分析,结果证明基于螺旋波带片的无透镜成像系统更适用于边缘增强成像。所提技术在缺陷检测、智能识别和虚拟现实技术等领域具有广阔的应用前景。
无透镜成像 边缘增强 螺旋波带片 编码掩模 图像重建 
激光与光电子学进展
2023, 60(8): 0811022
Author Affiliations
Abstract
1 Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
2 Department of Precision Instrument, Tsinghua University, Beijing 100084, China
In this Letter, a single scattering turbulence model in a narrow beam case for ultraviolet (UV) communication is proposed based on the division of the effective scattering volume. This model takes the variation of atmospheric scattering, absorption, and turbulence in different paths into account. Meanwhile, the applicable transceiver configurations of this model are provided by analyzing path loss error caused by the single scattering assumption in the UV channel. Furthermore, we investigate the effect of turbulence on the probability density function of the arriving power in both coplanar and non-coplanar scenarios. The averaging effect of multipath propagation on the arriving power’s fluctuations is presented. Then, the bit-error-rate performance is also studied. This work provides an efficient way for UV turbulence channel estimation.
ultraviolet communication single scattering approximate model atmospheric turbulence 
Chinese Optics Letters
2020, 18(12): 120602
作者单位
摘要
清华大学深圳研究生院 光盘国家工程研究中心深圳分中心, 广东 深圳 518055
由于采用发光二极管(LED)制作显示薄膜, 所以可以改善常规显示屏有缝拼接, 刷新频率低, 应用场合相对窄的缺点, 如果显示薄膜的衬底材料为聚碳酸酯(PI)薄膜, 薄膜后的印刷电路板(PCB)也做成柔性的, 那么显示屏就是柔性LED显示屏了, 可以应用到更多的场合。显示屏的核心设计是显示薄膜的设计, 此设计制作的柔性显示薄膜, 要求像素间距为1 mm, 折弯半径小于10 cm。最后采用lighttools专业软件进行仿真分析, 并进行了一系列具体实验, 测出这种像素间距为1 mm的样品折弯半径为3.1 cm, 可以看出: 实验结果和仿真分析有较大吻合性 , 说明这种设计有充分的可行性。
光学结构设计 显示薄膜 荧光粉 lighttools仿真 design of optical structure display film phosphor simulation in lighttools 
应用光学
2019, 40(5): 871
作者单位
摘要
1 清华大学深圳研究生院, 广东 深圳 518055
2 清华大学精密仪器系, 北京 100084
3 宁波大学物理系光学研究所, 浙江 宁波 315211
数字微镜器件(DMD)具有较高的刷新速率和衍射效率,是理想的动态计算全息图加载器件。采用发光二极管(LED)作为光源来代替激光可以有效减少由激光的时间和空间相干性带来的散斑噪声。提出了一种以LED为光源、以DMD为计算全息图承载器的全息显示系统。研究了DMD进行全息显示的调制特性,分析了LED作为再现光源导致像质变差的原因,并用数值仿真的方法验证了LED的相干性和准直度对DMD全息显示系统再现像像质的影响。根据仿真分析结果,采用滤色片和空间滤波器来提高LED的相干性,同时采用非球面准直透镜来改善光的利用效率,最终得到了较好的显示效果。
全息 全息显示 部分相干光 数字微镜器件 发光二极管 计算全息图 
光学学报
2016, 36(7): 0709001
作者单位
摘要
1 清华大学 1. 深圳研究生院, 广东 深圳518055
2 清华大学 2. 精密仪器系, 北京 100084
为实现CCD相机高清图像数据的处理, 设计了一种基于FPGA的高速桥接平台, 提出硬件模块的实现方案。在FPGA内部, 使用Verilog HDL对底层电路进行描述; 详细阐述了基于FPGA的SATAⅡ接口管理实现方案, 给出主机端上电初始化模块和设备端上电初始化模块的状态机设计; 说明利用DRP (Dynamic Reconfiguration Port)使SATAⅡ接口向下兼容SATAⅠ接口的实现方法, 设计了速度协商状态机。最后在实验平台上通过板级调试, 固态硬盘和主机成功通讯, 满足SATAⅡ接口的速度要求, 可以用作高清图像处理算法的移植平台。
高速桥接 硬件 速度协商 通讯 FPGA FPGA high speed bridge hardware speed negotiation communication 
半导体光电
2015, 36(4): 547
作者单位
摘要
1 清华大学 深圳研究生院 深圳市LED封装技术重点实验室,广东 深圳 518055
2 北京理工大学 光电学院,北京 100084
近年来,多种自由立体显示技术的实现手段如视差壁障、柱状透镜、多层投影技术等被提出。虽然其市场产品众多,然而,对于自由立体显示的效果测试方法和评价指标方面的研究现仍处于起步阶段,如何有效地判断自由立体显示技术的效果优劣,评价显示设备的质量,是自由立体显示技术发展的关键问题之一。本文首先论述了自由立体显示的常规测试方法,包括主观测试、客观测试、统计测试3类,进而对几种最新的基于亮度分析的典型自由立体显示效果测法和指标进行了技术分析;最后总结了自由立体显示测试的发展方向,指出其会向主观与客观测试结合,仿生人类视觉的信息采集、信息处理方向发展,以使对其显示效果的测试更全面,结果更接近人的真实感受。
自由立体显示 测试系统 双目视差 仿生测试 主观评价 stereoscopic display testing system binocular disparity bionic test subjective evaluation 
液晶与显示
2014, 29(5): 830
Author Affiliations
Abstract
In holographic encryption, double random-phase encoding in the Fresnel domain (DRPEiFD) is a prevalent encryption method because it is lensless and secure. However, noises bring adverse effects during decryption. In this letter, we introduce quick-response (QR) coding during encryption to resist noises. We transform the original information into a QR code and then encrypt the code as a hologram through DRPEiFD. To retrieve the input, we decrypt the hologram in the opposite manner to the encryption and subsequently obtain a QR code with noises. By scanning this code with proper applications in smartphones, we can obtain a noise-free retrieval. Numerical experiments and images scanned by a smartphone are shown to validate our proposed method.
060.4785 Optical security and encryption 070.4560 Data processing by optical means 090.1760 Computer holography 100.4998 Pattern recognition, optical security and encryption 
Chinese Optics Letters
2014, 12(1): 010601
作者单位
摘要
1 清华大学 深圳研究生院, 广东 深圳 518055
2 清华大学 精密仪器系, 北京 100084
主要研究并设计了消除自由立体前投影显示亮线的增透膜系。分析了显示亮线产生的原因,该亮线是由微柱透镜表面的反射造成的。选用Ta2O5和SiO2设计了13层高硬度和高透过率的增透膜。三者的热膨胀系数基本一致,避免了膜层的断裂。该膜系的SiO2膜层总厚度大于1μm,大大提高了增透膜的耐摩擦性。Ta2O5膜层总厚度只有33.1nm,大大减少了高温蒸发时间,避免了PMMA板材的高温变形。镀膜后透镜板在可见光波段透过率理论最高可达98%左右,消除了表面反射亮线,大大提高了柱镜板的透过率。
微柱透镜 自由立体显示 前投影 亮线 增透膜 microcylindrical lens autostereoscopic display front projection bright line antireflection coating 
半导体光电
2013, 34(6): 1043

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